电子行业深度：FPGA：“万能”芯片点燃成长新动力国产替代未来可期

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电子行业深度：FPGA：“万能”芯片点燃成长新动力国产替代未来可期

时间 :2023-08-14 19:44:59 来源 : 德邦证券股份有限公司

(资料图片)

灵活性、低功耗、并行计算优势铸就不可替代性，FPGA 是未来数据中心的关键。

FPGA 最大的特点是可编程性，用户在使用过程中可以通过软件灵活地配置芯片内部的资源，以实现不同的电路功能；同时，FPGA 因其结构特点而适用于并行计算，且以更低的功耗主打能耗比、性价比优势。我们看好FPGA 在数据中心的增长潜力主要由于：（1）芯片层面：芯片制造工艺所遇到的功耗瓶颈问题使得暗硅效应产生，基于CPU+GPU 以及CPU+FPGA 的异构成为未来高性能计算的发展趋势；（2）数据中心层面：超算数据中心性能飞速提升，带来严重的能源成本与散热压力问题，相较于GPU，FPGA 能够为数据中心提供更高的能耗比和性价比。

市场空间超行业预期，数据中心为FPGA 市场再添新动力。相较于其他逻辑芯片而言，FPGA 在灵活性、性能、功耗、成本之间具有较好的平衡，在工业控制、网络通信领域有广泛的应用，两大领域合计占有中国FPGA 市场空间的73%（2019年）。数据中心是未来FPGA 市场增长的新动力，据Semico 预测，FPGA 加速器市场有望从2018 年的10 亿美元增长至2023 年超过50 亿美元。2022 年，受益于数据中心行业发展的驱动，FPGA 市场规模迎来爆发式增长，同比增速接近30%，远超Frost&Sullivan 所预期的15.7%增速值。根据FPGA 龙头厂商Intel（Altera）于2023 年年中给出的市场预测，2023 年市场增长预计将超过16%，未来5 年的增长势头向好，预计将继续保持10%以上的复合年均增长率。

FPGA 国产替代：从硬件实力到软件生态，关关难过关关过。国产FPGA 与国际龙头实力悬殊，主要体现在：（1）发展历史：国际龙头大多创立于上个世纪80 年代，积累至今已形成全面覆盖从数十K 至数千K 个逻辑单元量级、从低端到高端的全系列、全领域产品线。国产FPGA 尚处于中低端市场耕耘与拓展阶段。（2）竞争格局：国际龙头占据全球市场绝对份额，2019 年全球前四大FPGA 厂商合计占据94.4%的市场份额，国产化率尚且较低。（3）硬件水平：国际龙头已进入7nm制程，且已采用更为前沿的存储与互连技术。国产仍处于28nm 向1Xnm 研发的过程中。（4）软件水平：海外FPGA 厂商已建立成熟的EDA 软件生态环境，国产FPGA 厂商也有自研EDA 工具，软件层面的研发投入未来仍将占据较大比重。

FPGA 国产替代：机遇和挑战并存，前路漫漫亦灿灿。我们看好FPGA 国产替代的原因包括：（1）国际龙头未来预计将配合母公司数据中心战略重点发力高端市场，中端FPGA 市场占位机遇出现；（2）中国FPGA 市场仍以低端容量和中端制程为主，国产FPGA 可触达市场空间依然广阔；（3）国产FPGA 厂商开始崛起，据我们测算，主要国产FPGA 设计公司合计营业收入自2018 年的2 亿元增长至2022 年的33 亿元，中高端FPGA 新品也已布局研发，国产替代加速进行中。我们认为国产替代进程：短期内可关注国产FPGA 厂商已触达的中低端市场景气程度、以及各家厂商的客户拓展，我们认为中低端市场国产替代大有可为；长期来看，国产FPGA 厂商在28nm 以下新产品的研发进展对高端市场的拓宽至关重要，有望成为国产FPGA“第二成长曲线”。

风险提示：数据中心对FPGA 行业驱动力不及预期风险，其他传统下游应用领域需求不足风险；国产替代进展不及预期风险；竞争加剧风险。

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